Raspbian pindah ke mode 64-bit


53

Di halaman ini , pengumuman resmi RPi3 menyatakan:

Anda memerlukan gambar NOOBS atau Raspbian terbaru dari halaman unduhan kami. Saat diluncurkan, kami menggunakan 32-bit Raspbian userland yang sama yang kami gunakan pada perangkat Raspberry Pi lainnya; selama beberapa bulan ke depan kami akan menyelidiki apakah ada nilai dalam pindah ke mode 64-bit.

Pertanyaan saya adalah, mengingat bahwa prosesornya 64 bit, bukankah sudah jelas bahwa menjalankan OS dalam 64 bit akan lebih baik dalam segala hal? Apa yang saya lewatkan?


9
Saya pernah bekerja di perusahaan yang mem-porting perangkat lunak dari 32bit ke 64bit OSF di DEC / Alpha (dahulu kala). Rekompilasi langsung, karena basis kode sudah memenuhi 64bit. Kinerja 10% dicapai dari konsumsi memori tambahan dalam bilangan bulat dan pointer. Ini kembali pada hari-hari ketika kinerja diukur dalam tiga digit mhz dan memori dua kali lipat (mungkin tiga kali lipat). Tanpa memiliki 4+ GB onboard, bukan ide yang bagus.
Chris K

6
64-bit pertama terbayar dengan lebih banyak memori daripada yang dimiliki Pi.
Thorbjørn Ravn Andersen

2
Pada sistem berbasis x86, kesulitan untuk memutuskan ini bahkan membuat abi hybrid: en.wikipedia.org/wiki/X32_ABI yang menggunakan register 32bit dan register cpu 64bit.
PlasmaHH

1
@ChrisKaminski tetapi ARM dan x86 berbeda. Ketika mereka beralih dari 32 ke 64 bit mereka menggandakan jumlah register dan mendesain ulang beberapa aspek dari set instruksi yang membuat kode berjalan lebih cepat dalam banyak kasus. Anda dapat melihat banyak tolok ukur di internet
phuclv

@rsaxvc jadi apa yang ditambahkan ke komentar saya? Saya mengatakan "ARM dan x86" untuk mengatakan bahwa dalam arsitektur yang berjalan 64 bit meningkatkan kinerja aplikasi tidak seperti arsitektur lain seperti DEC / Alpha atau Sparc, MIPS ...
phuclv

Jawaban:


63

mengingat bahwa prosesor 64 bit, bukankah sudah jelas menjalankan OS dalam 64 bit akan lebih baik dalam segala hal?

Sebenarnya tidak. Dalam beberapa hal, menjalankan sistem operasi 64 bit dapat menurunkan kinerja Raspberry Pi.

Manfaat 64 bit :

Dua manfaat utama menggunakan prosesor 64 bit / sistem operasi adalah bahwa perangkat dapat menangani lebih dari 4 GB RAM, dan secara asli menangani bilangan bulat yang lebih besar daripada 2^32tanpa memerlukan perpustakaan bignum.

Raspberry Pi tidak memiliki lebih dari 4 GB RAM. Dengan RAM 1 GB, Anda benar-benar kehilangan yang pertama dari dua manfaat utama. Adapun manfaat kedua, berapa persen orang yang benar-benar menggunakan angka raksasa yang cukup sehingga masuk akal bagi yayasan untuk mendukung sistem operasi seluruh detik? Seperti halnya, RPi dapat menggunakan angka besar melalui metode perangkat lunak, tetapi sepertinya jika Anda akan konsisten di bidang itu, Anda harus tetap menggunakan perangkat keras yang lebih baik.

Masalah dengan 64 bit :

Kemampuan untuk menyimpan jumlah yang lebih besar tidak diberikan oleh sihir. Sebaliknya, ukuran objek memori perlu ditingkatkan. Dalam C (dan C ++) ini berarti mengubah intke int64_t. Ini tidak dilakukan secara otomatis, maka komentar tentang yayasan tidak ingin mempertahankan dua cabang.

Selain itu, banyak aplikasi tidak memberikan manfaat (untuk sebagian besar pengguna) saat dijalankan dalam mode 64 bit. Perhatikan bahwa sebagian besar peramban web, MS Office, dan sejumlah besar peranti lunak populer lainnya semuanya masih dikirimkan dan dirawat dengan cara 32 bit. Tentu Anda bisa mendapatkan rilis MS Office 64 bit, tetapi ini jarang digunakan.

Jika aplikasi / sistem operasi ditulis untuk memanfaatkan arsitektur 64 bit, aplikasi Anda akan menggunakan lebih banyak memori, hanya karena variabel dan pointer mengambil lebih banyak ruang. Biasanya ini adalah trade off yang relatif kecil untuk mesin yang akan mendapat manfaat dari manfaatnya. Dalam kasus kami, kami memiliki sangat sedikit fasilitas, dan sangat sedikit RAM.

Juga dari catatan :

Hanya karena Anda menjalankan mesin 64 bit, bukan berarti aplikasi tidak berjalan sebagai 32 bit. Windows membuat ini sangat jelas dengan memiliki dua jalur instalasi berbeda, C:\Program Filesdan C:\Program Files (x86).

Jadi, akankah yayasan kemungkinan memberikan dukungan 64 bit? :

Kami kembali pada titik yang sama, "Beberapa orang mungkin melihat manfaat, tetapi sebagian besar tidak." Anda tentu akan melihat proyek lain menawarkan build 64 bit, tetapi kecuali jika yayasan mendapatkan banyak kekurangan (imo) yang tidak layak, mereka mungkin tidak akan dan tidak seharusnya (imo). Membuat dan memelihara cabang 64 bit yang terpisah bukanlah usaha kecil, dan jujur, sepertinya tidak sepadan.


7
Dengan asumsi Anda berbicara tentang C dan teman-teman, ukuran jenis apa pun <= int tetap sama. size_t dan pointer bertambah besar ukurannya, karena mungkin lama di bawah model alamat Linux. Anda juga benar-benar kehilangan titik ruang alamat virtual, yang penting ketika Anda memetakan I / O.

3
Itu tidak canggih untuk membuat perbedaan antara jumlah memori fisik dan memori virtual. Juga tidak canggih untuk tidak menyebarkan informasi yang salah. sizeof(char)selalu satu. Di Linux, sizeof(short), sizeof(int), sizeof(float), sizeof(double)tidak berbeda dengan bitness. Itu memiliki perbedaan besar dalam klaim Anda.

11
Saya memiliki masalah dengan penggunaan x64jawaban ini. x64adalah singkatan dari x86-64. Ini BUKAN sinonim dengan "64 bit". 64 bit ARM CPU AArch64.
Oli

6
Ada lebih banyak pro-bit 64-bit daripada yang Anda daftarkan. Apakah ada keuntungan kinerja untuk ARM64 , en.wikipedia.org/wiki/64-bit_computing#Pros_and_cons
phuclv

3
Anda melewatkan alasan terbesar untuk pindah ke OS 64 bit. 19 Januari 2038. Linux 32 bit tidak dapat menangani tanggal yang melewati waktu ini. Perbaikannya adalah 64 bit Linux (dan meningkatkan perangkat lunak apa pun berdasarkan waktu unix 32 bit) untuk beberapa waktu. 2038 adalah 20 tahun lagi sekarang, tetapi Raspberry Pi, menjadi mesin tertanam kecil memiliki beberapa potensi untuk digunakan sejauh ini di masa depan. Tidak ada yang benar-benar menganggap serius masalah Y2K pada tahun 1980.
Steve Sether

20

Perlu dicatat bahwa situasinya berbeda untuk ARM dan Intel / AMD. Itu karena beralih ke x86_64 juga digunakan sebagai kesempatan untuk memperbarui arsitektur yang sangat tua, pada dasarnya lumpuh dengan hanya memiliki 8 register tujuan umum - dan dua kali lipat dalam mode 64-bit. Jadi, mengalihkan sistem Intel / AMD ke mode 64-bit juga berarti mengaktifkan fitur nyata yang membuat perbedaan signifikan dalam kinerja.

Awalnya ARM tidak memiliki masalah ini (meskipun AArch64 menambahkan register, arsitektur 32-bit tidak kelaparan untuk mereka), jadi manfaatnya pada dasarnya lebih langsung dialamatkan memori dan dukungan bilangan bulat besar asli - jauh lebih kecil dari yang besar berurusan, dan mungkin dinetralkan oleh sisi negatifnya (lebih banyak memori digunakan untuk semuanya).

(Sebagai tambahan, untuk alasan ini, ada beberapa pekerjaan dalam menciptakan abi "x32" untuk Intel / AMD Linux , menjaga peningkatan CPU tetapi menggunakan pointer 32-bit.)


5
Meskipun AArch32 sudah memiliki register lebih banyak dari x86, AArch64 lebih baik karena sekarang ada SP dan PC yang terpisah. Sebelum Anda memiliki paling banyak 14 register tujuan umum. Anda juga memiliki set instruksi yang dirancang lebih baik. Apakah ada keunggulan kinerja untuk ARM64 , ARM 64-bit (Aarch64) Instruksi Meningkatkan Kinerja sebesar 15 hingga 30% Dibandingkan dengan ARM 32-bit (Aarch32)
phuclv


Akan menarik untuk melihat tolok ukur pada Pi3 (terutama dengan tugas dunia nyata).
mattdm

6

Saya yakin sudah ada orang yang menjalankan Debian Aarch64 (ARMv8) di Pi 3; itu tentu tidak akan terlalu sulit bagi banyak orang ( lihat di sini untuk mengetahui beberapa petunjuk tentang hal itu mungkin berhasil) 1 walaupun bagi sebagian besar pengguna mungkin sedikit sulit.

Namun, jika Raspbian dan / atau Foundation tidak mengeluarkan versi 64-bit, Anda akan semakin melihat orang-orang dengan blog, dll., Menjelaskan cara menjalankannya dan masih mendapatkan barang yang Anda butuhkan.


Sekarang ada rilis Fedora aarch64 untuk Pi 3.


1. Akan ada beberapa komplikasi dengan hal- /opt/vchal 32-bit , saya tidak yakin bagaimana bisa diatasi itu; dulu ada 32-bit compat libs untuk x86-64 tapi Aarch64 ... mungkin tidak.


1
raspbian.org/RaspbianFAQ#What_is_Raspbian.3F menyatakan (berbicara tentang Raspbian): Port diperlukan karena rilis resmi Debian wheezy armhf kompatibel hanya dengan versi arsitektur ARM lebih lambat dari yang digunakan pada Raspberry Pi (ARMv7-A CPUs) dan lebih tinggi, vs CPU ARMv6 Raspberry Pi). Apakah ini masih berlaku dengan RPi3?
zundi

@Sandy Saya pikir itu 1) Relatif kuno; 2) Bingung dan / atau tidak dikoreksi sejak itu, karena Debian armhf dikompilasi dengan hard float, untuk itulah hf itu, vs. ada debian lain untuk ARMv4 / 5 yang menurut saya adalah yang pertama digunakan pada dan bahwa ISA tidak memiliki hard float (saya pikir tidak melakukan 6 sampai titik tertentu, tetapi sudah seperti itu untuk sebagian besar waktu, alias ARM1176JZ (F) -S). Jadi hanya ada satu versi Raspbian, titik, ARMv6 dengan dukungan floating point hardware, satu-satunya perbedaan antara model A / B / + / 0 dan 2 adalah kernel yang digunakan, mungkin begitu juga dengan 3.
goldilocks

2
... "armel" adalah Debian non-hf yang digunakan sebelum Raspbian.
goldilocks

@Sandy kalimat itu ditulis pada zaman pi1, jadi ketika dikatakan pi itu berarti apa yang sekarang kita sebut pi1. Ada pihak ketiga yang merilis gambar armhf debian untuk pi2 (dan mungkin pi3) tetapi rpf telah memutuskan untuk tetap menggunakan satu gambar untuk semua papan untuk saat ini.
Peter Green

5

Sebagai bagian dari publisitas peluncuran, saya melihatnya menyebutkan bahwa satu perhatian adalah upaya yang diperlukan untuk mempertahankan dua basis kode yang terpisah (32 dan 64 bit). video Peluncuran Adafruit PI3 juga menyebutkan bahwa perpindahan ke prosesor 64bit lebih banyak tentang peningkatan kecepatan clock chip baru yang disediakan daripada tentang menggunakan mode 64bit.


Saya pikir kode akan sama, tetapi kompiler akan bertugas untuk mengoptimalkan kode akhir untuk mengambil keuntungan dari arsitektur. Apakah relatif mudah untuk membuat bangunan baru? Katakanlah, untuk menjalankan Debian dalam 64 bit?
zundi

@sandy Easy akan tergantung pada tingkat keahlian dan pengalaman Anda. Apa use case yang membutuhkan ini sekarang?
Steve Robillard

Tidak ada yang khusus, hanya ingin memaksimalkan kinerja yang mampu dilakukan oleh RPi3.
zundi

@sandy Yayasan mengatakan bahwa penggantian untuk Pi3 tidak akan datang secepat Pi3 mengikuti Pi2 (sekitar 1 tahun). Mereka mungkin menggunakan peralihan ke 64bit untuk performa yang hebat tanpa memerlukan perangkat keras baru - Perhatikan ini semua spekulasi di pihak saya.
Steve Robillard

4

Mengatasi pernyataan bahwa program asli 64 bit lebih besar (lebih banyak memori untuk data dan petunjuk), dan bahwa tidak ada manfaat nyata untuk OS 64 vs 32 bit pada ARMv8 dengan RAM kurang dari 4GB, saya ingin menambah beberapa poin.

Ada beberapa perbedaan yang signifikan dalam hal-hal yang dilakukan di ARMv7 (dan sebelumnya) dan ARMv8, secara arsitektur, yang membuat eksekusi ARMv8 lebih efisien. Beberapa di antaranya adalah dari jalur data internal yang lebih luas, beberapa adalah penghapusan kasus khusus, dan saluran pipa yang jauh lebih dalam). Perubahan yang sama ini membuat ARMv8 lebih baik dalam menjalankan kode ARMv7 (32 bit).

Aplikasi 64 bit asli memang menggunakan pointer 64 bit dan 'size_t' adalah 64 bit, sehingga elemen yang menggunakannya menjadi lebih besar. Sisa data akan cenderung berukuran sama. Namun, signifikansi ini kecil untuk ukuran gambar yang dapat dieksekusi.

Di mana 64 bit asli benar-benar bersinar (jika Anda tidak peduli tentang hal-hal integer dan floating point besar) memiliki ruang alamat virtual yang lebih besar:

  • OS mampu membagi ruang alamat virtual menjadi bagian yang lebih banyak dan lebih besar, memungkinkan pengelolaan sumber daya bersama yang lebih mudah, konteks yang lebih ramping, beralih di antara berbagai tingkat hak istimewa, dan sebagainya.
  • Jika Anda telah mengaktifkan swapping, Anda dapat menjalankan proses yang lebih banyak dan lebih besar, melebihi batas memori fisik (ini sebenarnya berlaku di 32 bit juga, tetapi Anda kurang terbatas dalam 64 bit)

Apakah OS saat ini mengambil keuntungan dari ini atau tidak, itu akan membuat perbedaan ketika arus utama menjauh dari 32 bit.

Saya pikir argumen terbaik untuk pindah ke kernel AArch64 64 bit asli adalah portabilitas: Desktop mainstream sebagian besar telah pindah ke prosesor 64 bit, dan saya melihat lebih banyak paket yang mengasumsikan 64 bit, dan porting kode tersebut kembali ke 32 bit lebih sulit dari porting dari 32 hingga 64 bit. Di ruang pengguna, Anda dapat menjalankan aplikasi 32 bit dan aplikasi 64 bit secara berdampingan, dengan asumsi Anda telah menginstal pustaka multi-lengkungan, sehingga tidak perlu untuk port 32 hingga 64 bit di mana ia tidak masalah. OS 64 bit hanya akan memberi Anda pilihan perangkat lunak yang lebih besar.

Saya tidak mengatakan bahwa memproduksi kernel 64 bit untuk Raspberry PI 3 mudah - ada perbedaan signifikan yang memerlukan perubahan pada level rendah, tidak semua driver perangkat 64 bit bersih (terutama driver untuk GPU spesifik ARM). Mungkin Raspberian akan tetap menjadi OS 32 bit, tapi saya percaya bahwa (dalam jangka panjang) itu picik.

Media boot tunggal (kartu SD, misalnya) dapat memuat versi OS 64 dan 32 bit, dan perangkat lunak boot sekunder (u-boot, arm-boot, dan lainnya) dapat menentukan yang mana yang akan dimuat. Bagian yang lebih sulit adalah userland - sistem file harus multi-lengkungan, bahkan pada sistem 32 bit di mana hal 64 bit tidak akan berguna. Saya akan membahas ini dengan skrip atau utilitas yang dapat dijalankan setelah boot awal untuk menghapus pustaka yang tidak dibutuhkan dan program yang dapat dieksekusi pada sistem 32 bit saja.


Mungkin kita membutuhkan ABI x32 untuk ARM. Kemudian kita dapat memiliki pointer kecil dan semua register.
rsaxvc

4

Pengalamatan 64-bit dapat berguna bahkan jika Anda tidak memiliki lebih dari 1GB memori.

Ini memungkinkan Anda memetakan file-file besar dengan memori, sehingga Anda memiliki sebuah pointer dan membiarkan OS melakukan I / O secara transparan. Hanya cara lain untuk melakukan I / O. Anda perlu pengalamatan 64-bit untuk melakukan ini pada file besar.

Contoh lain di mana saya melihatnya berguna adalah untuk memungkinkan proses memiliki lebih dari 2GB ruang alamat, menggunakan ruang swap. Saya baru-baru ini memiliki masalah pada NAS 32-bit dengan banyak penyimpanan, dan sistem file yang rusak. Proses fsck kehabisan memori, bahkan dengan opsi caching dihidupkan. Menambahkan ruang swap tidak dapat menyelesaikan masalah, ruang alamat 32-bit adalah batas yang sulit di sana. Jadi tidak ada cara untuk menjalankan fsck pada sistem file besar yang rusak ini dengan biner 32-bit. Dengan biner 64-bit dan beberapa ruang swap, itu akan berjalan.


2

Jawaban yang ada mencakup masalah lengkungan 64-bit dengan sangat baik, tapi saya tidak melihat banyak keuntungan lain dari peningkatan. Jadi, inilah dua yang baru-baru ini saya temukan:

  • Ketika PHP menangani cap waktu Unix, ukuran integer dalam lengkungan 32-bit menetapkan batas atas pada tanggal, sehingga mereka tidak bisa melampaui hari tertentu pada tahun 2038 . Saya berharap ini adalah masalah untuk semua bahasa yang menangani stempel waktu. (Untungnya, sebagian besar subsistem penanganan tanggal yang tidak menggunakan cap waktu Unix, seperti DateTime PHP, dirancang secara khusus untuk tidak dibatasi oleh masalah ini bahkan pada CPU yang lebih tua).
  • Mongo terbatas pada basis data di bawah 2G pada lengkungan ini, dan build 32-bit akan segera ditinggalkan. Dari manual :

    Mulai dalam MongoDB 3.2, binari 32-bit sudah usang dan tidak akan tersedia di rilis mendatang.

    Meskipun 32-bit build ada untuk Linux dan Windows, mereka tidak cocok untuk penyebaran produksi. Build 32-bit juga tidak mendukung mesin penyimpanan WiredTiger.


Anehnya, ini tergantung pada platform Anda. Ini biasanya bukan ukuran integer, tetapi ukuran time_t di pustaka 'C'. Bahkan pada platform 32-bit, dimungkinkan untuk menggunakan time_t 64-bit dengan beberapa overhead waktu CPU, tetapi banyak platform 32-bit belum melakukannya, karena ada masalah kompatibilitas biner dalam melakukannya.
rsaxvc

@rsaxvc, menarik, terima kasih. Jadi bisakah saya mendapatkan penanganan waktu 64-bit dengan mengkompilasi ulang PHP, atau akankah itu memerlukan modifikasi dari pustaka C yang mendasarinya juga? Yang pertama akan berada dalam kemampuan saya, tetapi tidak yakin tentang yang terakhir - saya sedang memikirkan kompilasi ulang seluruh Ras [bian sendiri juga, tapi sepertinya tidak ada instruksi sederhana untuk melakukannya (toh, toh).
halfer

untuk Linux, Anda perlu menambal kernel, libc, dan aplikasi Anda. Mungkin tidak sepadan. Setelah membaca, OpenBSD (no on RPi) time_t adalah 64-bit sejak 5.5. Pada Windows 32-bit menggunakan Visual Studio 2005 atau time_t yang lebih baru adalah 64-bit.
rsaxvc

@rsaxvc: baiklah, terima kasih. Saya bertanya-tanya apakah masuk akal bagi saya untuk menunggu OS 64-bit tersedia - kedengarannya dekat pada beberapa artikel berita dari beberapa bulan yang lalu ....:-)
halfer

-4

Pikiran saya tentang ini: Meskipun saya tidak tahu persis bagaimana prosesor ARM menangani memori, saya dapat memberitahu Anda ini dari beberapa arsitektur CPU sebelumnya yang saya programkan (SPARC / Alpha / i386 / AMD64 / X86_64): ketika menggunakan memori bersama dan menangani oleh penunjuk alamat virtual "nyata" nya, perpindahan ke 64bit bukanlah hal sepele. Meskipun memcpy melakukan apa yang seharusnya dilakukan, Anda perlu mempertimbangkan bahwa dalam 64 bit data disimpan seperti ini (bit mundur):

HGFEDCBA
HGFEDCBA
HGFEDCBA

namun dalam 32 bit terlihat seperti ini:

ABCD
ABCD
ABCD

Jadi, dalam 32 bit ketika Anda menyimpan katakan jpeg dalam RAM, Anda dapat membaca byte header-nya, atau melakukan deteksi tepi, tanpa masalah secara linear * katakan dengan meneruskan byte demi byte ke depan. Tetapi dalam arsitektur 64bit perubahan ini:

32 bit:

for (i=0; i< img_length/4; i++) 
{ 
    address=shm_start+i; 
    for (c=0; c< 4; c++) 
    { 
        byte=((*address >> c) & 15) 
    } 
}

64bit:

for (i=-; i< img_length/8; i++) 
{ 
    address=shm_start+i; 
    for (c=7; c>=0; c--) 
    { 
        byte=((*address >> c) & 15) 
    } 
}

5
Endianness tidak ada hubungannya dengan ukuran kata. Heck, banyak arsitektur memungkinkan pemrogram untuk memilih endianness, termasuk ARM! Juga, "64-bit" dapat memiliki konsekuensi yang sepenuhnya berbeda tergantung pada arsitektur yang bersangkutan, dan sulit untuk membandingkan lintas arsitektur atau mencoba menggambar kesamaan di antara mereka.
Bob

1
Saya tidak berpikir saya = - valid.
rsaxvc
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.